CN110631681A - 一种基于光纤分布式振动监测的高铁铁轨安全运行检测方法 - Google Patents

一种基于光纤分布式振动监测的高铁铁轨安全运行检测方法 Download PDF

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苏钰杰
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North China University of Water Resources and Electric Power
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    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • G01H9/004—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means using fibre optic sensors

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Abstract

本发明公开了一种基于光纤分布式振动监测的高铁铁轨安全运行检测方法，包括如下步骤：将光纤作为传感器沿着铁轨电缆布置，组成传感光缆，光纤振动监测主机先仿真正常情况下的轮轨噪声谱以及振动情况下的轮轨摩擦振动噪声特性，然后传感光缆实时采集轮轨摩擦产生的振动信号，并传送至光纤振动监测主机，光纤振动监测主机进行预处理和模式识别算法处理，分析出轮轨的摩擦振动噪声特性，并与仿真的轮轨摩擦振动噪声特性进行比对，确认轮轨摩擦振动情况，当其振动幅度超出安全范围时进行报警。本发明能够实时监测高铁铁轨的振动幅度情况，且能实现超长距离、高精度的实时监测，起到提前预警路况的作用，进而保障行车的安全。

Description

一种基于光纤分布式振动监测的高铁铁轨安全运行检测方法
技术领域
本发明涉及高铁路况监测技术领域，尤其涉及一种基于光纤分布式振动监测的高铁铁轨安全运行检测方法。
背景技术
行车安全是确保铁路正常高效运输的前提。近年来我国高铁建设发展迅速，运行速度越来越快，铁路行车安全及通信的重要性越来越显著，铁路通信光电缆的安全状况关系到整个铁路运输的正常运营。而铁路沿线地质条件复杂，土质多样，列车可能遇到的各种危险因素也在增多，尤其是偏远山区铁路路况复杂，铁路两侧边坡陡峭，自然灾害频发，沿线路况勘察多依靠人工，效率低和工作环境艰苦。特别是当高速铁路列车以250km/h及以上的速度运行时，目视瞭望已不能保证行车安全，必须依赖于在线监测技术和设备的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于光纤分布式振动监测的高铁铁轨安全运行检测方法，能够实时监测高铁铁轨的振动幅度情况，且能实现超长距离、高精度的实时监测，抗电磁干扰，起到提前预警路况的作用，进而保障行车和人员的安全。
本发明采用的技术方案为：一种基于光纤分布式振动监测的高铁铁轨安全运行检测方法，包括如下步骤：
a.将光纤作为传感器沿着铁轨电缆布置，组成传感光缆；
b. 根据列车车轮与轨道的摩擦噪声特性，光纤振动监测主机仿真正常情况下的轮轨噪声谱以及振动情况下的轮轨摩擦振动噪声特性；
c.传感光缆实时采集轮轨摩擦产生的振动信号，并将振动信号传送至光纤振动监测主机；
d.光纤振动监测主机根据振动信号特性，开始预处理，进行空间域、时域和频域的重组；
e.光纤振动监测主机开始模式识别算法处理，通过特征提取、分类判决和决策完成轮轨摩擦振动噪声特性分析；
f.将分析的轮轨摩擦振动噪声特性结果与仿真的振动情况下的轮轨摩擦振动噪声特性进行比对，确认轮轨摩擦振动情况。
g.当轮轨摩擦振动幅度超出安全范围时，光纤振动监测主机进行报警。
优选的，所述的步骤a中，所述的传感光缆为振动敏感型的不锈钢铠装结构。
优选的，所述的步骤a中，光纤粘贴在铁轨电缆的侧面。
优选的，所述的步骤a中，光纤作为传感器基于瑞利散射原理。
优选的，所述的步骤c中，传感光缆能够采集振动信号的频率范围为0.1HZ~1KHZ。
优选的，所述的步骤e中，在仿真正常情况下的轮轨噪声谱以及振动情况下的轮轨摩擦振动噪声特性时，采用PGC算法进行处理。
本发明的有益效果是：本发明通过将光纤布置在铁轨电缆中，能够实现对铁轨长距离且高精度振动信号的实时监测，并将监测结果发送至光纤振动主机进行处理，分析出轮轨摩擦噪声特性，最终确定轮轨的摩擦振动幅度情况，当振动超出安全范围时，能够提前预警，保障行车的安全。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明包括如下步骤：
a.将光纤作为传感器沿着铁轨电缆布置，组成传感光缆；
b. 根据列车车轮与轨道的摩擦噪声特性，光纤振动监测主机仿真正常情况下的轮轨噪声谱以及振动情况下的轮轨摩擦振动噪声特性；
c.传感光缆实时采集轮轨摩擦产生的振动信号，并将振动信号传送至光纤振动监测主机；
d.光纤振动监测主机根据振动信号特性，开始预处理，进行空间域、时域和频域的重组；
e.光纤振动监测主机开始模式识别算法处理，通过特征提取、分类判决和决策完成轮轨摩擦振动噪声特性分析；
f.将分析的轮轨摩擦振动噪声特性结果与仿真的振动情况下的轮轨摩擦振动噪声特性进行比对，确认轮轨摩擦振动情况。
g.当轮轨摩擦振动幅度超出安全范围时，光纤振动监测主机进行报警。
所述的步骤a中，所述的传感光缆为振动敏感型的不锈钢铠装结构，具有抗压、频率通过性好的优点。
所述的步骤a中，光纤粘贴在铁轨电缆的侧面，能够对铁轨的振动进行实时监测。
所述的步骤a中，光纤作为传感器基于瑞利散射原理。
所述的步骤c中，传感光缆能够采集振动信号的频率范围为0.1HZ~1KHZ，采集频率范围大且精度高。
所述的步骤e中，在仿真正常情况下的轮轨噪声谱以及振动情况下的轮轨摩擦振动噪声特性时，采用PGC算法进行处理。
在使用时，将光纤固定于铁轨电缆的侧面，形成一个传感光缆，传感光缆实时采集轮轨摩擦时产生的振动信号，能够采集的振动信号的频率范围为0.1HZ~1KHZ，采集的频率范围大，且精度高，并将振动信号传送至光纤振动监测主机，对振动信号的频率进行空间域、时域和频域的重组处理，并通过模式识别算法进行特征提取、分类判决和决策的处理，完成轮轨摩擦振动噪声特性分析，并与仿真情况下的轮轨摩擦振动噪声比对，确认轮轨摩擦振动情况，当振动幅度超出安全范围时，光纤振动监测主机进行报警，提前预警路况，便于工作人员及时采取应对措施，保障行车和人员的安全。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于光纤分布式振动监测的高铁铁轨安全运行检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
a.将光纤作为传感器沿着铁轨电缆布置，组成传感光缆；
b. 根据列车车轮与轨道的摩擦噪声特性，光纤振动监测主机仿真正常情况下的轮轨噪声谱以及振动情况下的轮轨摩擦振动噪声特性；
c.传感光缆实时采集轮轨摩擦产生的振动信号，并将振动信号传送至光纤振动监测主机；
d.光纤振动监测主机根据振动信号特性，开始预处理，进行空间域、时域和频域的重组；
e.光纤振动监测主机开始模式识别算法处理，通过特征提取、分类判决和决策完成轮轨摩擦振动噪声特性分析；
f.将分析的轮轨摩擦振动噪声特性结果与仿真的振动情况下的轮轨摩擦振动噪声特性进行比对，确认轮轨摩擦振动情况；
g.当轮轨摩擦振动幅度超出安全范围时，光纤振动监测主机进行报警。
2.根据权利要求1所述的基于光纤分布式振动监测的高铁铁轨安全运行检测方法，其特征在于：所述的步骤a中，所述的传感光缆为振动敏感型的不锈钢铠装结构。
3.根据权利要求1所述的基于光纤分布式振动监测的高铁铁轨安全运行检测方法，其特征在于：所述的步骤a中，光纤粘贴在铁轨电缆的侧面。
4.根据权利要求1所述的基于光纤分布式振动监测的高铁铁轨安全运行检测方法，其特征在于：所述的步骤a中，光纤作为传感器基于瑞利散射原理。
5.根据权利要求1所述的基于光纤分布式振动监测的高铁铁轨安全运行检测方法，其特征在于：所述的步骤c中，传感光缆能够采集振动信号的频率范围为0.1HZ~1KHZ。
6.根据权利要求1所述的基于光纤分布式振动监测的高铁铁轨安全运行检测方法，其特征在于：所述的步骤e中，在仿真正常情况下的轮轨噪声谱以及振动情况下的轮轨摩擦振动噪声特性时，采用PGC算法进行处理。
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